JP2003092010A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
光体の実装部分を補強できる照明装置を提供する。 【解決手段】 可撓性を有する基板3の複数箇所が基板
3の法線方向に屈曲されて、碗部4が形成され、この碗
部4は、基板3の主面と略平行な平坦部4bを有し、こ
の平坦部4bに発光ダイオード5R、5G、5Bが実装
されている。
Description
素子を実装した照明装置に関するものである。
という。)は、発光効率が高く、またその寿命が長いこ
とから、次世代光源として注目されている。このLED
を利用した照明装置として、円柱表面に貼着して柱を照
明灯とするようなものが考えられている。このように使
用するには、照明装置を円柱表面に沿って湾曲させる必
要がある。
板にLEDを半田付けにより実装したものでは、可撓性
基板を湾曲させると、可撓性基板上のLEDを実装する
部分(以下単に、「LED実装部」という。)も湾曲し
てしまうため、半田が剥がれ、LEDと配線パターンと
の間で断線したり、LED自体が可撓性基板から剥がれ
たりするおそれがある。
に記載のように、可撓性基板を湾曲させた際にLED実
装部が変形しないように、LED実装部に補強用の肉厚
部を射出成形により形成し、この肉厚部上にLEDを実
装するようにしたものが提案されている。
照明装置では、可撓性基板に新たに肉厚部を設けている
ため、肉厚部を形成する材料が新たに必要となりコスト
アップすると共に、肉厚部の重量により可撓性基板全体
の重量が増加してしまう。これらのコストアップ及び重
量増加は、照明装置の低価格化及び軽量化のニーズに反
するものであり、また重量増加は照明装置を装着面に装
着するための装着手段の強化、装着時の作業性の低下等
弊害を招くものである。
されたものであって、重量増加を伴うことなく、可撓性
基板上の発光素子を実装する部分を補強できる照明装置
を提供することを目的とする。
に、本発明に係る照明装置は、可撓性基板の複数箇所が
基板法線方向に屈曲されて、碗部又は冠部が形成され、
この碗部又は冠部に発光素子が実装されていることを特
徴としている。この構成によれば、碗部又は冠部の剛性
を高くでき、可撓性基板上の発光素子を実装する部分
を、重量増加を伴わずに補強することができる。したが
って、基板を湾曲させる場合でも、碗部又は冠部では湾
曲せず、基板における碗部又は冠部間が湾曲するので、
発光素子に断線が生じたり、発光素子が基板から外れた
りすることはない。
板の主面と略平行な平坦部を有し、前記発光素子がこの
平坦部に実装されていることを特徴としている。したが
って、碗部又は冠部に発光素子を容易に実装できる。さ
らに、配線パターンが、前記碗部又は冠部の表面まで這
設され、発光素子は、当該配設された配線パターンを通
じて給電される構成を特徴としている。このため、配線
パターンは可撓性基板の表面側にあり、発光素子を配線
パターンに電気的に容易に接続できる。
光素子が実装されていることを特徴としているので、碗
部又は冠部の数を少なくでき、多数の発光素子を効率良
く、可撓性基板に実装できる。また、前記複数の発光素
子には、発光色の異なる発光素子が含まれていることを
特徴としているので、発光素子から発せらた光を混色さ
せやすい。
略等間隔で形成されていることを特徴としている。特に
複数の碗部又は冠部は、略マトリクス状に配列されてい
ることを特徴としているので、可撓性基板を隣接する行
間・列間で湾曲させることができる。しかも、前記発光
素子が発光ダイオードであることを特徴としているの
で、高発光効率、長寿命化が期待できる。
施形態について、図面を参照しながら説明する。 <第1の実施の形態> 1.照明装置の構成 図1は本発明に係る照明装置の全体を示す平面図であ
る。照明装置1は、同図に示すように、表面に配線パタ
ーン2を備える基板3と、この基板3上の配線パターン
2上に配設された複数のLED5と、配線パターン2に
接続された給電端子6と、この給電端子6に接続されて
給電端子に給電するための給電ケーブル7とを備え、複
数のLED5は、図外の電源から給電ケーブル7、給電
端子6及び配線パターン2を介して給電され発光する。
変形可能で可撓性を有する材料、例えばガラスエポキシ
(ガラス繊維強化プラスチック)が使用されている。基
板3には、LED5を実装する位置に対応する複数箇所
が基板3の法線方向(厚さ方向)に屈曲されて、碗部4
が形成されている。この複数の碗部4は、縦横方向に等
間隔をおいてマトリクス状に規則正しく配設されてい
る。なお、基板3において碗部4が形成されていない部
分を、以下「非加工部8」という。
えばエッチング加工等の公知の方法により形成されてい
る。給電ケーブル7の給電端子6とは反対側の端部は、
図外のコントローラに接続されている。このコントロー
ラは、商用電源から供給された交流電力を直流電力に整
流し、この整流された交流電力の電圧値を各LED5用
に調整している。
に接続された接続ケーブル7の他端と基板3の配線パタ
ーン2の起端・終端とを電気的に接続するためのもので
ある。接続ケーブル7は、その他端に例えば圧着端子が
接続されており、この圧着端子を介して給電端子6の配
線パターン2に接続されている。図2は、基板3の一部
を拡大した斜視図である。配線パターン2は、碗部4の
表面まで這設され、縦方向に配列された複数の碗部4の
表面に亘って配設されている。基板3は、LED5を実
装する位置を除く略全面に、配線パターン2を保護する
保護層10(図5参照)を有している。この保護層10
には、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール等のレ
ジストが使用されている。
LED5が実装されている。3個のLED5の発光色
は、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、青色(B)であ
り、以下、赤、緑、青の各発光色をそれぞれR、G、B
と表し、各発光色に関連する構成部分の番号に、この
R、G、Bを添字として付加して示す。碗部4内の3個
のLED5R、5G、5Bのそれぞれは、基板3の一端
側、図1では右側から赤、緑、青の順で、発光色に対応
する配線パターン2R、2G、2Bに接続されている。
は基板3の拡大平面図である。各碗部4内の3個のLE
D5R、5G、5Bは、三角形の頂点位置に配設されて
いる。各LED5R、5G、5Bの上端部は、図3に示
すように、基板3の非加工部8の上面よりも上方に張り
出しており、LED5R、5G、5Bの上端部から発せ
られる光が、碗部4の側面4aにより遮られないように
している。
ED5を実装している面とは反対側も面)に、先細りの
略截頭円錐状に窪んでいる。すなわち、碗部4は、基板
3の法線方向の主軸を有し且つ基板3表面から離れるに
したがって細くなる略截頭円錐形状に形成されている。
このため、基板3をプレスして碗部4を形成した後に、
基板3が金型から外れやすい構成となっている。また、
碗部4の底面4bは、基板3の非加工部8に略平行な平
坦状になっており、この平坦な部分にLED5R、5
G、5Bが実装されている。
の深さdは(図3参照)、基板3の非加工部8における
厚さTの30%〜100%の範囲が良い。これは、碗部
4の深さdが厚さTの100%以上になると、碗部4の
形成が困難になり、また30%以下になると、碗部4が
浅くその補強効果が小さくなるからである。具体的に
は、本実施の形態で使用している基板3の厚さTは約
0.2mmである。そして非加工部8上面から碗部4の
底面4bまでの深さdは(図3参照)、0.1mmであ
り、基板3の非加工部8における厚さT0.2mmの約
50%としている。なお、基板3の配線パターン2の厚
さは上記の厚さTには含まれていない。
拡大縦断面図である。LED5Gは、緑色を発光するベ
アチップ12Gと、このベアチップ12Gを封止する封
止部13とからなる。ベアチップ12Gは、その下面の
カソード電極が、Auめっき(図示せず)された配線パ
ターン2Gの陰極側に銀ペースト14により電気的及び
機械的に接続され、上面のアノード電極が配線パターン
2Gの陽極側に金線15を介して接続されている。そし
てこの状態で、ベアチップ12Gが封止部13により封
止されている。なお、LED5R、5Bは、上記LED
5Gと同様な構成で、そのベアチップ12R、12Bが
配線パターン2R、2Bに接続され、封止部13により
封止されている。
エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト等が用
いられている。これらの合成樹脂材料は、LED5の発
光時の発熱を考慮すると、耐熱性に優れたものが好まし
い。 2.製造方法 図6は、配線パターン2が形成された基板3に碗部4を
形成して、その碗部4にLED5R、5G、5Bを配設
するまでの工程を説明するための概略図である。なお、
基板3上への配線パターン2R、2G、2Bの形成及び
LED5R、5G、5Bの実装については公知の方法を
用いているため、その説明は省略する。
配線パターン2及び保護層(図示省略)が形成された基
板3を用意する。次に基板3におけるLED5R、5
G、5Bを実装する位置に対応するようにプレス成形に
より複数の碗部4を形成する。このプレス成形に使用さ
れる金型は、基板3上の碗部4に対応した位置が先細り
の截頭円錐状に凸出する凸部を有する雄型と、逆に基板
3上の碗部4に対応した位置が截頭円錐状に凹入する凹
部を有する雌型とからなる。そして、基板3を雄型と雌
型との間にセットした状態で、例えば雄型をプレス機等
の加圧機を用いて雌型方向にプレスすることにより、基
板3が雄型、雌型に沿って塑性変形し、図6の(b)に
示すように、複数の碗部4が形成される。なお、碗部4
の深さは、碗部4の形成時に配線パターン2が断線しな
い範囲の深さである。
2G、2Bのそれぞれに、対応するベアチップ12R、
12G、12Bを、銀ペースト14、金線15により接
続、実装し、これらのベアチップ12R、12G、12
Bを合成樹脂材料により封止して封止部13を形成す
る。以上のように、基板3をプレス成形することで碗部
4を形成している。このため、従来の照明装置において
射出成形で肉厚部を形成する場合に必要であった前処理
(基板の目粗し、脱脂等)が不要になり、また、射出成
形時に隣接する肉厚部間へ基板に沿って漏出した樹脂が
バリとして残り、このバリ取りを行う仕上げ作業等も不
要となる。
に肉厚部を設けたものでは、LEDと基板とが離れるこ
となり、その電気的接続に手間がかかっていたが、上記
構成では、碗部4の配線パターン2R、2G、2B上に
各LED5R、5G、5Bを実装するため、従来に比べ
て、LED5R、5G、5Bを配線パターン2R、2
G、2Bに容易に接続できる。 3.照明装置の装着状態 図7は、円柱状の柱17に照明装置を装着した例を示す
概略横断面図である。同図に示すように、基板3は、L
ED5R、5G、5Bを実装している側を表面として、
放熱板16を介して柱17に螺子、接着剤等の装着手段
(図示省略)を用いて装着されている。
発光時に発生する熱を放出するためのもので、例えばス
テンレスの金属板が使用されている。図7に示すよう
に、基板3に可撓性を有する材料を用いているので、柱
17の装着面が円弧状に湾曲している場合でも、装着面
の形状に沿って基板3を装着することができる。
に屈曲して形成されているため、非加工部8に比べて曲
げ剛性が高くなっている。このため、基板3を湾曲させ
た状態で、柱17の装着面に装着しても、基板3の非加
工部8が湾曲し、碗部4の底面4bでは湾曲することが
ほとんどない。従って、LED5R、5G、5Bと基板
3とを電気的・機械的に接合する銀ペースト14、金線
15に負荷が作用することはほとんどない。
規則正しく配列されている。このため、基板3は、複数
の碗部4が横方向に並ぶ横列間で、例えば図1の仮想線
L1で山折りとなるように上に凸状に湾曲させることが
でき、また、同様に複数の碗部4が縦方向に並ぶ縦列
間、例えば図1の仮想線L2で山折りとなるように上に
凸状に湾曲させることができる。なお基板3は、仮想線
L1、L2で谷折りとなるように下に凸状に湾曲させる
ことも当然可能である。また、仮想線L1、L2の位置
はあくまで例示であり、他の位置でも同様に湾曲させる
ことができるのは言うまでもない。
形態を例示する拡大縦断面図である。第1の実施の形態
は、基板3を屈曲させて碗部4を形成したが、第2の実
施の形態では、同図に示すように、基板3を屈曲させて
複数の冠部20を形成し、この冠部20の表面の配線パ
ターン2R、2G、2B上にLED5R、5G、5Bを
実装するようにしたものである。なお、本実施の形態で
使用している基板3、LED5R、5G、5B等は上記
第1の実施の形態と同様であるため、第1の実施の形態
と同一の符号を付して以下説明する。
20は、基板3の法線方向を表面(LED5を実装して
いる面)向きに屈曲して形成されている。冠部20は、
基板3の厚さ方向の表面側に、先細りの略截頭四角錐状
に張り出している。すなわち、冠部20は、基板3の法
線方向の主軸を有し且つ基板3表面から離れるにしたが
って細くなる略截頭四角錐形状に形成されている(図8
参照)。このため、冠部20の上面20bは、基板3の
非加工部8に略平行な平坦状になっており、この冠部2
0の平坦な部分にLED5R、5G、5Bが実装されて
いる。
弧状をしている。これは、基板3を湾曲させた際に、隅
部の応力が集中するのを防止するためである。複数の冠
部20は、基板3上に縦横方向に等間隔をおいてマトリ
クス状に規則正しく配列されている。なお、冠部20上
の3個のLED5R、5G、5Bは、第1の実施の形態
と同様に、所定順序で三角状形状の頂点位置になるよう
に配設されている。
上面20bまでの高さhは(図8参照)、基板3の非加
工部8における厚さTの約30%〜100%の範囲が良
い。これは、冠部20の高さhが厚さTの100%以上
になると、冠部20の形成が困難であり、また30%以
下になると、冠部20の高さが小さくその補強効果が小
さくなるからである。具体的には、冠部20の高さh
は、0.1mmであり、基板3の非加工部8における厚
さT0.2mmの約50%にしている。
における照明装置を装着した例を示す概略横断面図であ
る。同図に示すように、基板3上のLED5を実装する
位置に、曲げ剛性を高める冠部20が形成されているた
め、第1の実施の形態と同様に、基板3を装着面に沿っ
て湾曲させた状態で、柱17の装着面に装着しても、基
板3の非加工部8が湾曲し、冠部20の上面で湾曲する
ことがほとんどない。 (変形例)以上、本発明を各実施の形態に基づいて説明
したが、本発明の内容が、上記各実施の形態に示された
具体例に限定されないことは勿論であり、例えば以下の
ような変形例を実施することができる。
に特に光学手段を設けていないが、図11に示すよう
に、このLED5が装着されている碗部4にレンズ21
を設けても良い。レンズ21は、碗部4に実装されてい
るLED5の全体を覆うように設けられている。レンズ
21は、碗部4の底面4bから上方に半球状に盛り上が
るような形状をしている。
り、各LED5R、5G、5Bから発せられた光の一部
は、レンズ21内で空気との境界で反射して互いに混ざ
り合うため、色ムラをなくす効果がある程度得られる。
より色ムラを改善する必要がある場合には、例えば、レ
ンズ21内に、光散乱効果のある粉末、例えばシリカ等
を混入させると良い。
ンド実装されたベアチップ12を封止部13により封止
したLED5を使用したが、ベアチップをフリップチッ
プ実装、或いはSMD(Surface Mounted Device 表
面実装)型のLEDを使用しても良い。ベアチップをフ
リップチップ実装する場合、ベアチップの下面を金属ボ
ール状のバンブを介して配線パターンに接続すれば良
い。また、SMD型のLEDを使用する場合には、その
側面の電極と配線パターンとを半田等により接続すれば
良い。
の碗部4又は冠部20の平面視形状が、円形状、四角形
状であるが、他の形状でも良い。具体的には、6角形等
の多角形状、楕円形状にすることもできる。 (4)上記の各実施の形態では、碗部4又は冠部20
は、直交する2方向(縦・横方向)に等間隔をおいてマ
トリクス状に配列され、基板3における縦・横方向に隣
接する碗部4又は冠部20間が、上又は下に凸状に湾曲
するようにしている。しかし、碗部4又は冠部20は、
図12に示すように、90°以外の角度で交差する2方
向(D1方向、D2方向)に等間隔を置いて規則正しく
配列させても良い。このようにすると、D1方向及びD
2方向の斜め方向に隣接する碗部4又は冠部20間を湾
曲させることができる。つまり、同図に示す仮想線L
3、L4で山折り又は谷折り状に湾曲させることができ
る。
又は冠部20の間隔を大きくすると、図12に示すよう
に、仮想線L5、L6で山折り又は谷折り状に湾曲させ
ることができる。このように、隣接する碗部4又は冠部
20の間隔を大きくすると、基板3の湾曲する方向が増
加し、表面にLED5を多数実装しているにも拘わら
ず、多方向に湾曲可能になる。
ED5R、5G、5Bを3角形状に配置しているが、碗
部4の底面4bの面積が大きければ、3個のLED5
R、5G、5Bを直線状に配置しても良い。さらに、碗
部4に、発光色の異なる3個のLED5R、5G、5B
を1組として、複数組、例えば2組のLED5R、5
G、5Bを配設しても良い。
は、可撓性基板の複数箇所が基板法線方向に屈曲され
て、碗部又は冠部が形成され、この碗部又は冠部に発光
素子が実装されている。このため基板における発光素子
を実装する部分を、従来のような重量増加を招くことな
く、補強することができる。したがって、基板を湾曲さ
せる場合でも、碗部又は冠部ではほとんど湾曲せず、そ
れ以外の箇所が湾曲するので、発光素子に断線が生じた
り、基板から外れたりすることはない。
全体を示す平面図である。
を拡大した斜視図である。
縦断面図である。
平面図である。
装部の拡大縦断面図である。
EDの実装工程を説明する説明図である。
柱に装着した状態を示す概略横断面図である。
縦断面図である。
平面図である。
を柱に装着した状態を示す概略横断面図である。
である。
する2方向に等間隔をおいて形成された変形例を示す平
面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 可撓性基板の複数箇所が基板法線方向に
屈曲されて、碗部又は冠部が形成され、この碗部又は冠
部に発光素子が実装されていることを特徴とする照明装
置。 - 【請求項2】 前記碗部又は冠部は、前記可撓性基板の
主面と略平行な平坦部を有し、前記発光素子がこの平坦
部に実装されていることを特徴とする請求項1に記載の
照明装置。 - 【請求項3】 配線パターンが、前記碗部又は冠部の表
面まで這設され、発光素子は、当該配設された配線パタ
ーンを通じて給電される構成を特徴とする請求項1又は
2に記載の照明装置。 - 【請求項4】 1つの碗部又は冠部に、複数の発光素子
が実装されていることを特徴とする請求項1〜3の何れ
か1項に記載の照明装置。 - 【請求項5】 前記複数の発光素子には、発光色の異な
る発光素子が含まれていることを特徴とする請求項4に
記載の照明装置。 - 【請求項6】 複数の碗部又は冠部は、2方向に略等間
隔で形成されていることを特徴とする請求項1〜3の何
れか1項に記載の照明装置。 - 【請求項7】 複数の碗部又は冠部は、略マトリクス状
に配列されていることを特徴とする請求項6に記載の照
明装置。 - 【請求項8】 前記発光素子が発光ダイオードであるこ
とを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の照明
装置。
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